一种基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统，属于无损检测技术领域。包括声发射传感器、信号放大器、降噪处理器、数据采集卡、数据处理装置、报警系统、网络摄像头、远程终端操作中心。本发明专利技术通过在管道外表面周向等间距布置声发射传感器可以有效地进行长管道的变形失稳监测，并给合数据处理装置的预判及网络摄像头的全方位监测，可以在实现对管道进行远程的全局动态监测的同时更高效地实现失稳变形的预警和进一步地应急方案处置。案处置。案处置。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统


[0001]本专利技术涉及一种基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统，属于无损检测


技术介绍

[0002]在经济迅速发展形势下，对石油及天然气等能源产品的需求在不断增加，管道输送是目前油气输送的主要手段。但是，油气管道在服役期间会受到滑坡等地质灾害的威胁，近年来地质灾害中滑坡占据了一大半以上，在2019年地质灾害6181起中，滑坡占据了68.3％。在2018年地质灾害2966起中，滑坡占据了55.0％。滑坡造成管道的失稳或破坏，会引起运输物质(天然气、原油、成品油)的泄露，对周围环境造成不可逆的破坏；重的话会引起火灾，造成山林火灾。所以对管道的监测是必要的，通过实时动态对管道监测，可以判断滑坡等地质灾害对管道的破坏情况，以便于快速采取相应的响应方案来避免损失。
[0003]目前，对管道进行无损检测的方法已经非常成熟，比如超声波检测，专利技术专利CN202010470971.8中叙述了一种基于超声导波的管道弯曲检测方法，在管道某一位置激励产生纯纵向导波，然后将至少两个超声换能器布设于距激励一定距离的管道表面。该方法不能对长输管道进行在线实时监测，且只能检测直管道，对弯管和其他形状的管道无法检测。还有磁检测方法，如专利CN202011386730.1中叙述了基于磁技术的检测方法，可以检测管道应变，通过磁信号判断该管段是否发生变形。该方法也是只可以检测被磁探头覆盖的的管道应力应变状态。无法对长输管道进行实时监测。比如其他方法检测专利CN202011284794.0中叙述了一种基于电流回路检测附着于管道的电阻丝的变形量，即可得到该处管道的变形量。该方法只能检测一点位置的变形，无法全局监测。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统，通过声发射技术实现管道变形失稳的监测。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统，包括声发射传感器2、信号放大器3、降噪处理器4、数据采集卡5、数据处理装置6、报警系统8、网络摄像头9、远程终端操作中心16；所述的声发射传感器2布置在被测管道1外表面，用于将监测的被测管道1变形过程中产生的弹性应力波并转化为电信号；声发射传感器2采集的信号传至信号放大器3进行信号放大；放大后的信号传至降噪处理器4进行降噪处理；经过降噪处理的信号传输至数据采集卡5进行信号数字转化，数据采集卡5输出的数字信号传输至数据处理装置6；数据处理装置6对数据采集卡5的数据进行处理，若数据处理装置6获得的声发射信号的声发射特征参数达到预警阈值，则生成预警信息，则驱动报警系统8发出声光报警信号；将预警信息叠加声发射信号、网络摄像头9采集的视频数据通过无线方式传至远程终端操作中心16。
[0006]所述远程终端操作中心16通过预警信息查找该预警信息发生时段网络摄像头9上
传的视频数据，并通过人工进行判别，以决定是否启动应急预案。
[0007]所述预警阈值根据声发射数据库的数据确定：去掉n条声发射信号试验数据中声发射特征参数的最优值、最差值，将剩余的值取平均值作为预警阈值。
[0008]所述声发射特征参数选用幅度。
[0009]所述声发射数据库采用如下方式构建：采用与待测管道相同材质的正常管道作为标准压缩试件，根据压缩试验将管道变形，通过声发射传感器2采集变形时的声发射信号试验数据；把声发射信号试验数据纳入声发射数据库；共计采集n次试验声发射信号试验数据，n取值大于3。
[0010]所述声发射传感器2的数量m≥3个；信号放大器3、降噪处理器4的数量与声发射传感器2的数量相等，数据采集卡5数量为1个；每个声发射传感器2都采用独立的信号放大器3进行放大，独立的降噪处理器4进行降噪处理，然后汇总到一个数据采集卡5中。
[0011]所述声发射传感器2采用4个，4个声发射传感器2周向等间距安装在被测管道1的外表面；声发射传感器的声发射信号频谱特征在100kHz～300kHz之间。
[0012]所述信号放大器3为40dB放大器，信号放大器3将接声发射传感器2的信号放大后传至降噪处理器4。
[0013]所述降噪处理器4采用带通滤波器100kHz～400kHz，对信号进行降噪处理。
[0014]还包括供电系统，所述供电系统包括太阳能电池板11、风力发电机10、蓄电池13、直/交流逆变器12、电源控制器14；光照下，通过太阳能电池板11发电，蓄电池13储存电量；通过风力发电机10进行风力发电，通过直/交流逆变器12将交流电转化为直流电，蓄电池13储存电量；通过蓄电池13供电。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在管道外表面周向等间距布置声发射传感器可以有效地进行长管道的变形失稳监测，并给合数据处理装置的预判及网络摄像头的全方位监测，可以在实现对管道进行远程的全局动态监测的同时更高效地实现失稳变形的预警和进一步地应急方案处置。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的监测系统结构示意图；
[0017]图2是声发射传感器安装示意图；
[0018]图3是监测系统的供电系统；
[0019]图4是监测系统工作流程图；
[0020]图中各标号为：1为被测管道，2为声发射传感器，3为信号放大器，4为降噪处理器，5为数据采集卡，6为数据处理分析装置，7为无线信号发射器，8为报警系统，9为网络摄像头，10为风力发电机，11为太阳能电池板，12为直/交流逆变器，13为蓄电池，14为电源控制器，15为信号接收器，16为远程终端操作中心。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例，对专利技术做进一步的说明，但本专利技术的内容并不限于所述范围。
[0022]实施例1：如图1
‑
4所示，一种基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统，包括
声发射传感器2、信号放大器3、降噪处理器4、数据采集卡5、数据处理装置6、报警系统8、网络摄像头9、远程终端操作中心16；所述的声发射传感器2布置在被测管道1外表面，用于将监测的被测管道1变形过程中产生的弹性应力波并转化为电信号；声发射传感器2采集的信号传至信号放大器3进行信号放大；放大后的信号传至降噪处理器4进行降噪处理；经过降噪处理的信号传输至数据采集卡5进行信号数字转化，数据采集卡5输出的数字信号传输至数据处理装置6；数据处理装置6对数据采集卡5的数据进行处理，若数据处理装置6获得的声发射信号的声发射特征参数达到预警阈值，则生成预警信息，则驱动报警系统8发出声光报警信号；将预警信息叠加声发射信号、网络摄像头9采集的视频数据通过无线方式传至远程终端操作中心16。
[0023]可选地，所述远程终端操作中心16通过预警信息查找该预警信息发生时段网络摄像头9上传的视频数据，并通过人工进行判别，以决定是否启动应急预案。如果启动应急预案，则可根据应急预案安排专业人员进行检修。
[0024]通过数据处理装置6生成的预警信息，会驱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统，其特征在于：包括声发射传感器(2)、信号放大器(3)、降噪处理器(4)、数据采集卡(5)、数据处理装置(6)、报警系统(8)、网络摄像头(9)、远程终端操作中心(16)；所述的声发射传感器(2)布置在被测管道(1)外表面，用于将监测的被测管道(1)变形过程中产生的弹性应力波并转化为电信号；声发射传感器(2)采集的信号传至信号放大器(3)进行信号放大；放大后的信号传至降噪处理器(4)进行降噪处理；经过降噪处理的信号传输至数据采集卡(5)进行信号数字转化，数据采集卡(5)输出的数字信号传输至数据处理装置(6)；数据处理装置(6)对数据采集卡(5)的数据进行处理，若数据处理装置(6)获得的声发射信号的声发射特征参数达到预警阈值，则生成预警信息，则驱动报警系统(8)发出声光报警信号；将预警信息叠加声发射信号、网络摄像头(9)采集的视频数据通过无线方式传至远程终端操作中心(16)。2.根据权利要求1所述的基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统，其特征在于：所述远程终端操作中心(16)通过预警信息查找该预警信息发生时段网络摄像头(9)上传的视频数据，并通过人工进行判别，以决定是否启动应急预案。3.根据权利要求1所述的基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统，其特征在于：所述预警阈值根据声发射数据库的数据确定：去掉n条声发射信号试验数据中声发射特征参数的最优值、最差值，将剩余的值取平均值作为预警阈值。4.根据权利要求3所述的基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统，其特征在于：所述声发射特征参数选用幅度。5.根据权利要求3所述的基于声发射技术的管道变形失稳动态监测系统，其特征在于：所述声发射数据库采用如下方式构建：采用与待测管道相同材质的正常管道作为标准压缩试件，根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鹏云，李长春，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：